CN115572687B - 一种胶红酵母菌株及其在污水处理中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胶红酵母菌株及其在污水处理中的应用。本发明的胶红酵母菌株为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株，于2022年6月13日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号CCTCC NO:M 2022868。本发明的酵母菌株具有耐低温性，在5~15℃低温条件下生长良好，并对氨氮去除率可达70%以上，对COD的去除率可达80%以上，能够解决寒冷地区污水处理困难的问题。

Description

一种胶红酵母菌株及其在污水处理中的应用

技术领域

本发明具体涉及一种胶红酵母菌株及其在污水处理中的应用。

背景技术

随着现代化进程的不断深入，城镇化进程也随之加快，城镇人口的增加和工农业生产的快速发展，导致生活污水排放量也日益增加，使水体污染越来越严重。城镇生活污水的水体中包含的污染物主要有蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮等有机物和富营养化污染。目前，生活污水的处理方法主要有物理方法、化学方法和生物方法，物理处理法主要通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的污水处理法。化学处理法主要通过投加药剂发生化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。生物处理法主要通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法。与物理方法和化学方法相比，生物处理方法具有操作简便，能耗低，运行成本低，且对环境影响小，不产生二次污染等优势。

但是污水生物处理系统中的微生物活性受温度影响较大，现有污水处理菌株大多适宜在20℃~40℃生长，在低温环境生长迟缓，活性显著下降，对氨氮和COD的去除效率大大降低，严重影响污水处理系统的处理效率。因此，寻求在低温条件下能高效去除氨氮和COD的耐低温菌株，提高污水生物处理效率，对解决寒冷地区污水处理困难的问题具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在低温条件下高效去除污水中氨氮和COD的胶红酵母菌株。

本发明的另一目的是提供所述的胶红酵母菌株在污水处理中的应用。

本发明的再一目的是提供使用所述的胶红酵母菌株进行污水处理的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种胶红酵母菌株，所述的胶红酵母菌株为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株，于2022年6月13日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址：中国武汉，武汉大学，保藏编号CCTCC NO: M 2022868。

优选地，所述的胶红酵母菌株在5~15℃，pH值为4.0~8.5的环境下生长良好。

优选地，所述的胶红酵母菌株生长在牛肉膏蛋白胨平板上，菌落形态特征为：红色、隆起、表面湿润、光滑、粘稠、容易挑起、质地均匀、不透明。

优选地，所述的筛选方法包括以下步骤：

（1）富集培养：冬季从苏州盛泽河道取5~8℃河水水样，于COD浓度为60~70mg/L、氨氮浓度为5~10mg/L的模拟污水中，在5~10℃、150~200r/min的条件下富集培养60~84h得到富集培养液；

（2）分离纯化：将步骤（1）的富集培养液进行梯度稀释，然后涂布于牛肉膏蛋白胨培养基平板上，于5~10℃条件下培养60~84h，挑取单菌落，转接于牛肉膏蛋白胨斜面，分离得到多个菌株；

（3）将分离得到的多个菌株分别接种于COD浓度为60~70mg/L、氨氮浓度为5~10mg/L的模拟污水中，在5~10℃，100~150r/min条件下振荡培养2~4天，培养结束后，静置20~40min，取上清液检测COD浓度和氨氮浓度，能够使上清液中COD浓度降至20~25mg/L、氨氮浓度降至1.5~2mg/L的菌株即为所述的胶红酵母菌株。

本发明还提供所述的胶红酵母菌株在污水处理中的应用。

优选地，所述的污水处理包括去除污水中的COD和氨氮。

优选地，所述的污水处理温度为5~15℃。

本发明还提供一种污水处理方法，采用上述胶红酵母菌株去除污水中的氨氮和COD。

优选地，将所述的胶红酵母菌株接种至污水中培养2~4天。

优选地，将浓度为1×10⁸~9×10⁸CFU/mL的胶红酵母菌株溶液按1%~5%的接种量接种至污水中。

优选地，所述的污水处理的温度为5~15℃。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的胶红酵母菌株具有耐低温性，在5~15℃低温条件下生长良好，且对氨氮去除率可达70%以上，对COD的去除率可达80%以上，能够解决寒冷地区污水处理困难的问题。

附图说明

图1为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株的形态特征图；

图2为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株在不同pH条件下的生长情况图；

图3为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株在不同温度下对氨氮和COD的去除率比较图；

图4为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株在6℃条件下对氨氮的去除率比较图；

图5为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株在6℃条件下对COD的去除率比较图；

图6为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株在15℃条件下对氨氮的去除率比较图；

图7为胶红酵母Rhodotorula sp.QS27菌株在15℃条件下对COD的去除率比较图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

本发明中，全部所述的原料均可以通过商购或/和采取已知手段制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。

本发明中，氨氮检测方法参考国标HJ535-2009水质氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法；COD检测方法参考国标HJ 828-2017水质化学需氧量的测定中的重铬酸盐法。

本发明中，QS27菌株种子液通过本领域常规方法获得。

以下实施例和对比例中，模拟污水中仅含有葡萄糖和氯化铵，模拟污水pH值为7.0，模拟污水的COD浓度为65mg/L、氨氮浓度为8mg/L。

实施例1

耐低温并能够去除污水中氨氮和COD的菌株的分离筛选

（1）富集培养：冬季从苏州盛泽河道取5~8℃河水水样，取水样10mL，接入到装有120 mL模拟污水的500mL三角锥形瓶中，置于5~10℃下180r/min富集培养72h得到集培养液；

（2）分离纯化：用无菌水将上述富集培养液进行梯度稀释为10^-2、10^-3、10^-4、10^-5、10^-6、10^-7共6个浓度梯度，使用移液枪分别吸取各个浓度梯度的样品100μL，涂布于牛肉膏蛋白胨培养基平板上，置于恒温培养箱于5℃培养72h，挑取平板中的单菌落，转接于牛肉膏蛋白胨斜面，分离筛选到10个低温菌株。

（3）将分离得到的10个低温菌株分别接种于加入含有100 mL上述模拟污水的250mL三角锥形瓶中，每个三角瓶分别加菌样1 mL，以模拟污水中加1 mL无菌水为对照，于5~10℃、140r/min条件下振荡培养。培养3天后取出静置30min，取上清液过滤，检测各低温菌株对水样中COD和氨氮的去除效果（表1）。结果表明，在纯化出的单菌株中菌株8对COD的去除效果最好，菌株4次之；菌株7对氨氮的去除效果最好，菌株4次之，选取同时对COD和氨氮具有较好的去除效果的菌株4，并标记为QS27菌株。

QS27菌株的种类鉴定：

（1）形态学观察：QS27菌株生长在牛肉膏蛋白胨平板上，菌落形态特征为：红色、隆起、表面湿润、光滑、粘稠、容易挑起、质地均匀、不透明（图1）。

（2）将QS27菌株送至上海生工生物工程有限公司进行26S rDNA基因的 PCR扩增和测序，采用MEGA 7.0软件构建26S rDNA基因序列系统发育树，QS27菌株与登录号KY218684.1的胶红酵母菌（Rhodotorula mucilaginosa）亲缘关系最近，位于同一分支，结合形态学特征结果，鉴定QS27菌株为胶红酵母，命名为Rhodotorula sp.QS27。

将本实施例筛选的QS27菌株种子液离心后用生理盐水洗涤三次，用生理盐水调节QS27菌株浓度至1×10⁸CFU/mL，然后按5%（体积百分比）的接种量分别接种到装有200mL模拟污水的500mL三角瓶中，混合均匀，于180r/min的5℃下恒温振荡摇床中，分别在pH值为3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5和9.5的条件下培养，该菌株在pH 为4.5~8.5的范围内都可良好生长（图2）。

将本实施例筛选的QS27菌株种子液离心后用生理盐水洗涤三次，使用生理盐水调节QS27菌株浓度至1×10⁸CFU/mL，然后按5%的接种量分别接种到装有200mL模拟污水的500mL三角瓶中，混合均匀，于180r/min的恒温振荡摇床中，分别在5℃、7℃、9℃、11℃、13℃、15℃条件下培养。QS27菌株的菌体密度随培养时间的增加而增加，对氨氮和COD的去除率也随之增加。QS27菌株在5~15℃的低温条件下生长良好且对氨氮和COD均具有较好的去除效果，培养48h时QS27菌株对氨氮的去除率均达到65%以上，对COD的去除率均达到75%以上（图3）。

实施例2

QS27菌株在6℃的低温条件下对污水中氨氮和COD的去除效果验证

将QS27菌株种子液离心后用生理盐水洗涤三次，用生理盐水调节浓度至1×10⁸CFU/mL，按5%的接种量分别接种到装有200mL污水（污水参数：氨氮浓度为6.8mg/L、COD浓度48mg/L）的500mL三角瓶中，混合均匀，于恒温振荡摇床在6℃、180r/min条件下培养，每隔12h连续取样，测定不同培养时间发酵液的菌体OD₆₀₀、氨氮浓度和COD浓度（表2），计算氨氮和COD的去除率。在6℃的低温条件下，QS27菌株在0h~60h期间随着菌体密度增加，对氨氮和COD的去除率也随之增加，在60h时，该菌株对氨氮和COD的去除率分别为75.00%（图4）和81.25%（图5）。

实施例3

QS27菌株在15℃的低温条件下对污水氨氮和COD的去除效果验证

将QS27菌株种子液离心后用生理盐水洗涤三次，使用生理盐水调节浓度至1×10⁸CFU/ mL，按5%的接种量分别接种到装入200mL污水（污水参数：氨氮浓度为6.8mg/L、COD浓度为48mg/L）的500mL三角瓶中，混合均匀，于恒温振荡摇床在15℃、180r/min条件下培养，每隔12h连续取样，测定不同培养时间发酵液的菌体OD₆₀₀、氨氮浓度和COD浓度（表3），计算对氨氮和COD的去除率。在15℃的低温条件下，QS27菌株在0h~60h期间随着菌体密度增加，对氨氮和COD的去除率也随之增加，在60h时，该菌株对氨氮和COD的去除率分别为76.47%（图6）和80.21%（图7）。

对比例1

采用市售胶红酵母菌株（菌种编号：AS2.1034，上海沪峥生物科技有限公司）进行污水处理，将浓度为1×10⁸CFU/mL市售胶红酵母菌株溶液按5%的接种量接种到装有200mL污水（污水参数：氨氮浓度为6.8mg/L、COD浓度为48mg/L）的500mL三角瓶中作为实验组，以未接种菌株的污水作为对照组，实验组包括实验组1和实验组2，实验组1于恒温振荡摇床在6℃、180r/min条件下振荡培养60h，实验组2于恒温振荡摇床在15℃、180r/min条件下振荡培养60h，经检测，实验组1中市售胶红酵母对氨氮的去除率为30.88%，对COD的去除率为52.08%；实验组2中市售胶红酵母对氨氮的去除率为39.71%，对COD的去除率为56.25%。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种胶红酵母菌株，其特征在于，所述的胶红酵母菌株为胶红酵母Rhodotorulasp.QS27菌株，于2022年6月13日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号CCTCC NO:M2022868。

2.根据权利要求1所述的胶红酵母菌株，其特征在于，所述的胶红酵母菌株在5～15℃，pH值为4.0～8.5的环境下生长良好。

3.根据权利要求1所述的胶红酵母菌株，其特征在于，所述的胶红酵母菌株生长在牛肉膏蛋白胨平板上，菌落形态特征为：红色、隆起、表面湿润、光滑、粘稠、容易挑起、质地均匀、不透明。

4.如权利要求1所述的胶红酵母菌株或其发酵液在污水处理中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的污水处理包括去除污水中的COD和氨氮；

所述的污水处理温度为5～15℃。

6.一种污水处理方法，其特征在于，采用权利要求1所述的胶红酵母菌株去除污水中的氨氮和COD。

7.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，将所述的胶红酵母菌株接种至污水中培养2～4天。

8.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，将浓度为1×10⁸～9×10⁸CFU/mL的胶红酵母菌株溶液，按1％～5％的接种量接种至污水中。

9.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，所述的污水处理的温度为5～15℃。